CN1139179C

CN1139179C - 起动稳定器

Info

Publication number: CN1139179C
Application number: CNB981190391A
Authority: CN
Inventors: 孙元海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2004-02-18
Anticipated expiration: 2018-09-30
Also published as: CN1249564A

Abstract

本发明起动稳定器是单相异步电动机的一种起动和保护设备。是解决电动机因电压低或负荷重时不能起动和运转，易烧毁副绕组和起动电容器的技术问题。采用的技术方案是：由电子元件组装成的起动稳定器分为第一部分(A)和第二部分(B)(图1)，第一部分为起动电路，使电动机在电压低负荷重时自动延长起动时间，达到同步转速70-85%时自动断开，运行中电动机负荷严重超载、堵转时起动电容器也不再接通副绕组。第二部分为自动稳定电路，它控制并联在运转电容器上的补偿运转电容器，当电压低负荷重时自动接通进行功率因数补偿；电压高时自动断开，避免过补偿。本发明代替现有起动开关，使电动机在88-260V时都能起动和运转，避免烧毁副绕组和起动电容器，节约能源等特点。

Description

起动稳定器

1、电子技术在单相异步电动机上的应用

本发明涉及到单相异步电动机的一种起动和补偿设备，尤其是能在电压低、负荷重时也能起动和运转，保护电动机副绕组和起动电容器不被烧毁。

2、单相异步电动机起动开关的现状

当前，单相异步电动机的各种起动开关，如离心开关等，在起动和运转中，因电压低、负荷重时就不能起动和运转，并容易造成副绕组和起动电容器烧毁。根据电动机自身特点，现有起动开关设计成不同起动类型。其中单相电阻起动异步电动机、单相电容起动异步电动机及单相双值电容异步电动机在起动时，副绕组和起动元件均通过起动开关的触点与主绕组并联，接至电源。当转子转速升到一定值时，起动开关将副绕组和起动元件电路切断，但对单相双值电容电动机仅切断起动电容器。起动开关主要有以下三类：(1)离心开关，是最常用的起动开关，由离心器与开关两部分组成，离心器装在转轴上，开关装在端盖上。当电机起动时，离心器跟转子旋转，转速达不到电动机同步转速的70-85％时就无法切断副绕组和起动元件电路，容易造成副绕组和起动电容器烧毁；电机正常运转中，遇到冲击负荷加重时，转速达不到同步转速的70-85％离心开关就会再次接通，同样导致副绕组和起动电容器烧毁。(2)电磁式起动继电器，有电流型、电压型和电压电流差动型等，大都用于专用电机上。如电流起动继电器的吸引线圈与主绕组串联，电动机起动时，由于主绕组电流很大而使继电器动作，触点闭合，随转速上升，主绕组电流下降至吸引力小于继电器弹簧的作用力(包括电磁衔铁的重力)时，继电器复位，切断副绕组电路。这类起动继电器与电机转速悉悉相关，其性能与离心开关相同，同样存在离心开关不足之处。(3)固态起动开关，是电子无触点交流开关，其控制元件为双向可控硅。触发方式为：舌簧开关、时限控制、转速传感器和霍尔传感器等形式。舌簧开关式与起动电流密切相关，同样存在电磁起动继电器的不足之处；时限控制式由于起动时间无法具体确定，时间短，电压低时电机不能起动，时间长容易造成烧毁副绕组和起动电容器；转速传感式，当电机转速达不到同步转速70-85％时与离心开关有相同的不足之处；霍尔传感式，是取磁场的变化而实现起动控制的，与电磁式起动继电器相类似，可控硅价格高，高电压、大电流可控硅价格更昂贵，增加了电机成本。

3、本发明解决的技术问题、采用的技术方案和有益效果

本发明起动稳定器的目的是：解决单相异步电动机现有起动开关——离心开关等在起动和运转中，因电压低或负荷重时不能起动和运转，以及容易造成烧毁电机副绕组和起动电容器的技术问题。

本发明采用的技术方案是：由电子元件组装成的起动稳定器与起动电容器、运转电容器和运转电容器并联的补偿运转电容器连接(图2)。起动稳定器是多功能电路，分为第一部分(A)和第二部分(B)(图1)，第一部分为起动电路，包括转速检测电路、定时开关电路、驱动电路和直流供电电路；第二部分为自动稳定电路，包括整流滤波电路、定点电压识别电路、推动电路和驱动电路。两部分分别用来控制起动电容器和补偿运转电容器的自动接通和断开。当电动机需要运转时，接通电源，起动稳定器第一部分自动接通，电磁继电器J₁吸合，起动电容器工作，当电动机达到同步转速的70-85％时，起动电路自动断开，电磁继电器J₁释放，起动电容器停止工作，起动结束，电动机正常运转；当电压低、负荷重时，起动稳定器自动延长起动时间，使电动机转速达到同步转速的70-85％后，第一部分自动断开，电磁继电器J₁释放，起动电容器停止工作，起动结束，电动机正常运转；当电压很低，负荷严重超载时，起动时间延长到设定的15秒钟仍不能起动，第一部分就自动断开，J₁释放，即使电机卡住停止转动时，起动电容器再也不会接通副绕组，避免烧毁副绕组和起动电容器。在起动和动转过程中，若因使用的电源电压低时，起动稳定器第二部分自动接通，电磁继电器J₂吸合，补偿运转电容器进行功率因数补偿，使功率因数升高，电动机正常运转；当电源电压升高时，起动稳定器第二部分自动断开，电磁继电器J₂释放，补偿运转电容器停止工作，免于过补偿，电动机正常运转。

起动稳定器的有益效果：它在单相异步电动机的起动和运转中，起动电路和自动稳定电路随着电压高低及负荷轻重的变化，使起动电容器和补偿运转电容器自动接通和断开，对电动机起着控制、补偿和保护作用，在电压88V-260V的范围内都能起动和运转。使用其他起动开关的单相异步电动机一般在电压上下波动10-20％以内才能起动和运转，起动稳定器扩大了电动机适应范围；同时避免了因电压低、负荷重而烧毁电动机副绕组和起动电容器的问题；还具有起动转矩大、功率因数高、安全可靠、使用寿命长和节约能源等显著特点；该发明线路简单，价格便宜，故成本低。

4、附图简略说明

图1是起动稳定器的电路图，由三极管、二极管、可控硅、电阻、电容和电磁继电器组成，以虚线分成第一和第二两部份，第一部份(A)为起动电路，包括：由L₁、R₁、D₁、C₁和Q₁组成的转速检测电路；由R₂、R₄、C₃、Q₂和R₅组成的定时开关电路，D₂和R₃为放电电路，放电后定时开关才能再次工作；由R₅、D₃、Q₃和J₁组成的驱动电路；D₅、C₄、IC和C₂组成的直流供电电路；C_A为起动电容器。第二部份(B)为自动稳定电路，包括：由D₅和C₄组成的整流滤波电路；由R₆、R₇、C₆和Q₄组成的定点电压识别电路；由Q₄、Q₅和R₈组成的推动电路；由R₈、D₆、Q₆和J₂组成的驱动电路；C₈为补偿运转电容器。

图2的上部份是起动稳定器在单相异步电动机应用上的原理图，下部份为接线图。图中：

1、机壳 2、主绕组 3、副绕组 4、转子

5、运转电容器C 6、起动电容器C_A

7、补偿运转电容器C_B 8、起动稳定器

9、主绕组抽头：它供给起动稳定器电源，接图1.中⑤和⑥。

10、控制线圈：它是单独嵌在单相异步电动机副绕组中的一个线圈，即L₁，它的电压是随转速变化的，供给转速检测电路的控制电压，接图1中①、②。11、热继电器

5、实现本发明的最好方式

按照图1电子元件的型号、规格和数量组装在电路板上，焊好引出线，即成起动稳定器。照图2圆圈内数字接好各连接线。

起动稳定器的起动电路是通过下列技术措施来实现的：当电动机需要运转时，接通交流电源，直流供电电路将迅速完成整流、滤波、稳压，供给直流电源。若交流电压低，电动机起动转速慢，控制线圈L₁中产生的控制电压低，通过D₁整流后，不能使Q₁导通，Q₁处于截止状态，同时直流电源通过R₅经D₃使Q₃取得基极电流而饱和导通，电磁继电器J₁吸合，起动电容器C_A工作，电动机起动，当转速达到同步转速的70-85％时，L₁中产生的控制电压将升到Q₁的门限电压(指三级管基极的导通电压0.7V，包括Q₁、Q₂和Q₄)，使Q₁导通，这时R₂被短路，由于R₂是定时电阻的一部分，定时电阻将大大减小，电源将加速向C₃充电，充电很快结束，使Q₂导通，由于Q₂的导便将Q₃的基极电位降低，致使Q₃载止，J₁释放，C_A断开，起动结束，电动机正常运转；若电源电压过低时，转速将长时间过慢，Q₁一直截止，但C₃被继续充电，直到设定的15秒以内充电结束，C₃电位升高到Q₂的门限电压，Q₂导通，Q₃截止，J₁释放，C_A断开，起动结束，电动机正常运转；如果电源电压较高时，接通后L₁中就会产生较高的电压，很快使Q₁导通，整个起动过程能在瞬间完成，电动机正常运转。在电动机运转中，若严重超负荷、堵转时，因交流电源未断，放电电路中的D₂和R₃就不能对定时开关电路中C₃放电，因此定时开关电路不工作，所以起动电容器就不会再次接通副绕组，这样就不会烧毁副绕组和起动电容器，起到了保护作用。

起动稳定器的自动稳定电路是通过下列措施来完成的：当电动机需要运转时，电源接通后，电压的变化将引起整流、滤波后直流电压的变化，因在稳压前这种变化与实际交流电源电压变化成正比，利用这种关系，采用由R₆、R₇组成的分压器定出我们设置的分压点，由分压点的电压控制Q₄、Q₅的导通和截止，进而控制Q₆的导通和截止，以及执行元件——电磁断电器J₂的吸合与释放，来完成补偿运转电容器的自动接通和断开。其实例是：当电源电压设置在150V-160V时，R₆、R₇的电阻阻值分别为500K和45K，随着电源电压的变化，当电压为150V时，分压点电压低于Q₄的门限值，Q₄和Q₅截止，Q₆导通，J₂吸合，C_B接通，完成低电压的功率因数补偿作用；当电压为160V时，分压点电压高于Q₄的门限值时，Q₄和Q₅导通，Q₆截止，J₂释放，C_B断开。只要确定电源电压的范围(160V-170V，150V-160V、140V-150V......)，调整R₇的阻值(电压高时调小)，就能定出我们要求的分压点，使电磁继电器J₂在电压高低变化时准确吸合和释放，当电压低时，J₂吸合，C_B接通，进行功率因数补偿，使功率因数升高；当电压高时，J₂释放，C_B断开，避免过补偿。由于运转电容器和补偿运转电容器的补偿作用，只要电压在88V-260V之间，单相异步电动机都能正常运转。

Claims

1、一种起动稳定器，它是单相异步电动机的起动和保护设备。其特征是：起动稳定器是用电子元件组成的电路，分为第一部分(A)和第二部分(B)。第一部分为起动电路，包括：由控制线圈L₁、电阻R₁、二极管D₁、电容C₁和三极管Q₁组成的转速检测电路；电阻R₂、电阻R₄、电容C₃、三极管Q₂和电阻R₅组成的定时开关电路，二极管D₂和电阻R₃是定时开关的放电电路；电阻R₅、二极管D₃、三极管Q₃和电磁继电器J₁组成的驱动电路；二级管D₅、电容C₄、三端集成稳压器IC和电容C₂组成的直流供电电路。第二部分为自动稳定电路，包括：由二极管D₅和电容C₄组成的整流滤波电路；电阻R₆、电阻R₇、电容C₆和三极管Q₄组成的定点电压识别电路；三极管Q₄、三极管Q₅和电阻R₈组成的推动电路；电阻R₈、二极管D₆、三极管Q₆和电磁继电器J₂组成的驱动电路。起动电路各电子元件的连接关系是：控制线圈L₁的一端与电阻R₁的一端相连，控制线圈L₁的另一端与电容C₁的负极、三极管Q₁的发射极、电阻R₂的一端和电阻R₄的一端相连，电阻R₁的另一端与二极管D₁的正极相连，二极管D₁的负极与电容C₁的正极和三极管Q₁的基极相连，三极管Q₁的集电极与电阻R₂的另一端、电阻R₅的一端、二极管D₂的负极、电阻R₃的一端、电容C₂的正极、电磁继电器J₁线圈的一端、二极管D₄的负极和三端集成稳压器IC的输出端相连，二极管D₂的正极与电阻R₄的另一端、电容C₃的正极和三极管Q₂的基极相连，三极管Q₂的集电极与电阻R₅的另一端和二极管D₃的正极相连，二极管D₃的负极与三极管Q₃的基极相连，三极管Q₃的集电极与二极管D₄的正极和电磁继电器J₁线圈的另一端相连，电磁继电器J₁的常开触点端与用于单相异步电动机起动电容器C_A的一端相连，电容C₂的负极与电阻R₃的另一端、电容C₃的负极、三极管Q₂的发射极、三极管Q₃的发射极、电容C₄的负极和三端集成稳压器IC的公共端相连，三端集成稳压器IC的输入端与电容C₄的正极和二极管D₅的负极相连。自动稳定电路各电子元件的连接关系是：电阻R₆的一端与电阻R₇的一端、与电容C₆的正极和三极管Q₄的基极相连，三极管Q₄的集电极与电阻R₈的一端、三极管Q₅的集电极和二极管D₆的正极相连，三极管Q₄的发射极与三极管Q₅的基极相连，二极管D₆的负极与三极管Q₆的基极相连，三极管Q₆的集电极与二极管D₇的正极和电磁继电器J₂线圈的一端相连，电磁继电器J₂的常开触点端与用于单相异步电动机补偿运转电容器C_B的一端相连，电阻R₆的另一端与电阻R₈的另一端、电磁继电器J₂线圈的另一端、二极管D₇的负极和所述起动电路的二极管D₅的负极相连，电阻R₇的另一端与电容C₆的负极、三极管Q₅的发射极、三极管Q₆的发射极和所述起动电路三端集成稳压器IC的公共端相连。

2、根据权利要求1所说的起动稳定器，其特征是：在所述单相异步电动机主绕组中取抽头(9)，抽头两端分别与所述起动稳定器中二极管D₅的正极和电容C₂的负极相连。

3、根据权利要求1所说的起动稳定器，其特征是：所述控制线圈L₁是单独嵌置在所述单相异步电动机副绕组中。

4、根据权利要求1所说的起动稳定器，其特征是：所述补偿运转电容器C_B与起动稳定器所述电磁继电器J₂相连，连接在所述单相、异步电动机副绕组上。